Üç çekirdekli YBCO süperiletkeni manyetik kuvvet parametrelerinin maglev sistemleri için karşılaştırmalı olarak incelenmesi

Abstract

Yürütülen bu doktora tezi kapsamında üç çekirdekli YBCO süper iletkeninin, hem yüksek kaldırma kuvveti hem de kılavuzlama kuvveti parametreleri, Maglev araçlarının teknolojik uygulanabilirliği için araştırılmıştır. Manyetik kılavuzlama yollarında kullanılan mıknatısların kutup yönelimleri, dizilimleri ve birbiri ile uyumları ortamın manyetik akı gradyentini geliştirmek açısından önemlidir. Bu amaçla, manyetik kılavuzlama yolu için oluşturulan çeşitli PMG konfigürasyonları ile üç çekirdekli süper iletken YBCO arasında, hem düşey hem de yatay manyetik kuvvet ve kuvvet sabiti performansı değerlendirilmiştir. Buna ek olarak, numune kabına yerleştirilen ve düşey konumu değiştirilebilen kalıcı mıknatıslarla birlikte hibrit dizilimler oluşturulmuştur. Tüm bu mevcut PMG-HTS konfigürasyonları için kaldırma kuvveti değerlerinin değişimi alanlı (FC) ve alansız (ZFC) soğutma şartları altında araştırılmıştır. Ayrıca, süper iletken Maglev araçlarının manyetik kaldırma ve kılavuzlama kuvvetlerinin iyileştirilmesinde kullanılabilecek optimum PMG manyetik alan dağılımının belirlenmesinde yararlanılan sayısal modellemeler, sonlu elemanlar yöntemini kullanan paket programı ile yapılmıştır. Alansız soğutma rejiminde PMG kesit alanı ve birim PMG-YBCO maliyeti hesaba katıldığında maksimum düşey manyetik kuvvet elde etmede, üç mıknatıslı PMG diziliminin beş mıknatıslı dizilimden daha elverişli olduğu görüldü. Ayrıca, alanlı soğutma rejiminde beş mıknatıslı PMG dizilimleri için maksimum kılavuzlama kuvveti elde etmede, kesit alanı küçük PMG'nin (PMG-1c) yüksek maliyetli ve kesit alanı büyük PMG'lerden (PMG-H3c) daha elverişli olduğu tespit edildi. Yapılan çalışmada süper akım çiftleniminden dolayı üç çekirdekli YBCO süper iletkeninin maksimum düşey ve yatay kuvvet değerlerinin tek çekirdekli YBCO süper iletkenine göre sırasıyla 1,19 ve 1,62 kat daha büyük olduğu ve ayrıca bütünleşik mıknatısın uygun pozisyonda kullanılmasıyla kılavuzlama kuvvetinde azalma olmadan, süper iletkenlerin yükleme kapasitesinin arttırılabileceği görüldü. In this performed PhD thesis, both the magnetic levitation force and guidance force parameters of three seeded YBCO superconductor were investigated for technological applicability of Maglev systems. The pole directions, arrangement and compatibility of the magnets in magnetic guideways are important to improve the magnetic flux gradient of the medium. For this purpose, both the vertical and lateral magnetic force and stiffness performances between three seeded YBCO superconductor and the configurations which are formed for permanent magnet guideways were evaluated. In addition to this, the hybrid arrangements were produced by using additional permanent magnets in sample vessel with different vertical positions. The levitation force values of these all PMG-HTS configurations were investigated under the field cooling (FC) and zero field cooling (ZFC) conditions. Additionally, the numerical modelling was made with package programme using finite elements method, to determine the optimum PMG magnetic field distribution to improve the magnetic levitation and guidance forces of superconductor Maglev systems. It is seen that in zero field cooling regime to obtain maximum vertical magnetic force by considering cross section area of PMG and unit PMG-YBCO cost, PMG arrangement with three magnets is more convenient than arrangement with five magnets. Also, in field cooling regime to obtain maximum guidance force by PMG arrangement with five magnets, it is found that PMG with small cross sectional area (PMG-1c) is more convenient than PMG with high cost and large cross sectional area (PMG-H3c). In performed study it is seen that due to the supercurrent coupling maximum vertical and lateral force values of three seeded YBCO superconductor is 1,19 and 1,62 times bigger than one seeded YBCO superconductor respectively and also by using onboard magnets with suitable position load capacity of superconductors can enhanced without lose in guidance force.